Termodinamik Yazıları (On Thermodynamics)    Taner Derbentli

  Sıcaklık Üzerine                                   On Temperature

     Hepimiz sıcaklığın ne olduğunu biliriz, ama termodinamik kitaplarında bile doğrudan tanımını bulmak zordur. Sıcaklık termodinamik veya enerji ile ilgili temel bir özeliktir. Belki de sıcaklığın en kısa tanımı budur. Özelik’ in neden tek l ile yazıldığını merak etmiş olabilirsiniz. Tek l ile yazıldığında özelik sözcüğü bir kümenin her elemanının sahip olabileceği ortak bir büyüklüğü gösterir. Örneğin insanlar kümesi ele alınırsa, her insanın sayısal olarak belirtilebilecek bir boyu vardır. Boy burada bir özeliktir. Öte yandan özellik kümenin tek bir elemanına ilişkindir. Örneğin ela gözlü olmak insanın bir özelliğidir. Ama her insan ela gözlü değildir. Termodinamikte sistemlerin (maddelerin) özeliklerinden söz edilir. Sıcaklık, basınç, iç enerji, entropi örnek olarak verilebilir.
     Bir cisme dokunup, sıcak veya soğuk olduğunu söyleyebiliriz. Ancak bu hem yanıltıcı olabilir, hem de sıcaklığının ne olduğu konusunda somut bir bilgi vermez.
     James Clerk Maxwell, sıcaklığın tanımını şöyle yapmış: “Bir cismin sıcaklığı, çevresindeki başka cisimlere ısı aktarabilme gücüne ilişkin ısıl durumudur.” Birçok termodinamik kitabında da sıcaklık, ısıl denge ile ilişki kurarak anlatılır. Isıl denge, birbirlerine dokunan iki sistemin karşılıklı ısı aktaramama durumudur. Başka bir deyişle sıcaklıklarının eşit oldukları durumdur. Ben sıcaklığı şöyle tanımlamayı daha uygun buluyorum: “Sıcaklık bir sistemin (maddenin) iç enerjisinin, başka bir deyişle molekülsel düzeyde hareketliliğinin göstergesidir.” Öyle ya, tek fazda bulunan maddelerin özelik tabloları incelendiğinde, iç enerjinin neredeyse tümüyle sıcaklığa bağlı olduğu görülür.
     Sıcaklığın sayısal olarak belirlenmesi veya sıcaklık ölçümü bir başka konudur. Termodinamiğin sıfırıncı yasası sıcaklık ölçümlerinin dayanak noktasıdır. Şöyle ifade edilebilir : İki cisimden her biri, bir başka cisimle ısıl dengedeyse (sıcaklıkları aynıysa) kendi aralarında da ısıl dengededir. Başka cismi termometre olarak alın. Örneğin vücut sıcaklığımızı ölçerken, termometreyi vücudumuzla ısıl dengeye getiririz. Sıcaklık, termometre, termokupl, direnç termometresi, ışınım (infrared) termometresi gibi cihazlarla ölçülür. Celcius (Santigrad) ve Fahrenheit ölçeklerinin yanı sıra mutlak (Kelvin) veya ‘Termodinamik sıcaklık ölçeği’ sıcaklığı sayısal olarak göstermek için kullanılabilir.
     Özetle, sıcaklık bir termodinamik özeliktir, maddenin diğer özeliklerinin belirlenmesinde anahtar bir rol oynar, aynı zamanda ısı geçişini etkileyen en önemli parametredir.
             (2 Mayıs 2016) 		          We all know what temperature is, but it is hard to find its definition even in books on Thermodynamics. Temperature is a fundamental property used in thermodynamics or energy related matters. Perhaps this is the most straight forward definition of temperature. Property is a characteristic magnitude that is used to define the state of the system or matter. Temperature, pressure, internal energy, entropy are some examples.
     We can touch an object and tell whether it is hot or cold. But our sensations can be misleading, furthermore they will provide no information on what the magnitude of temperature is.
     James Clerk Maxwell, made the definition of temperature as follows : “The temperature of a body is its thermal state considered with respect to its power of communicating heat to other bodies.” In many books on thermodynamics, temperature is explained by giving reference to thermal equilibrium. Thermal equilibrium occurs when two contacting objects cannot transfer heat to each other, in other words when their temperatures are equal. I find it more proper to define the temperature as follows : “Temperature is an indicator of system’s (matter’s) internal energy, in other words indicator of mobility at the molecular level.” We may say that it is so, because if one examines the single phase property tables of matter, it is seen that internal energy almost solely depends on temperature.
     Determining the numerical value of temperature or temperature measurement is another subject. The zeroth law of thermodynamics is the base point of the temperature measurements. It can be stated as follows: Two bodies each of which is in thermal equilibrium with a third body, are in thermal equilibrium with each other. Take the third body as the thermometer. For example when you measure your body temperature, you bring the thermometer into thermal equilibrium with your body. Temperature may be measured by such devices as thermometer, thermocouple, resistance thermometer, infrared (radiation) thermometer. In order to represent the numerical value of temperature, Celcius (Centigrade), Fahrenheit or absolute (Kelvin-Thermodynamic temperature) scales may be used.
     If we summarize, temperature is a thermodynamic property, it plays a key role in determining the other properties of matter, at the same time it is the most important parameter that governs heat transfer.
                                          (May 2, 2016)